Magas hőmérsékletű műanyag

A polimerkémia és az anyagtudomány területén a kutatás és fejlesztés a huszadik század közepén jelentős volt. E kutatás és fejlesztés eredményeként jöttek létre a műanyagok és polimerek. Ezek az anyagok képesek voltak magasabb hőmérsékletet is elviselni. Kezdetben a polifenilén-szulfidot és a politetrafluor-etilént hozták létre, amelyek a hagyományos műanyagokhoz képest magasabb hőmérsékleteknek is ellenálltak. Az 1970-es években a repülőgépipar jelentős igényt támasztott a magas hőmérsékletű polimerek vagy műanyagok iránt.A könnyű, kiemelkedő mechanikai és termikus tulajdonságokkal rendelkező, könnyű anyagok iránti igény miatt tett erőfeszítések eredményeként jöttek létre a polimerek, mint például a poliamidok és a poliéter-éter-keton számos típusa.

Végül a repülőgép-hajtóművek fém alkatrészeit és szerkezeti elemeit felváltották ezek a könnyű és magas hőmérséklet-állóságú műanyagok. A hagyományos műanyagok hajlamosak magas hőmérsékleten megpuhulni, majd ezeken a magas hőmérsékleteken elkezdenek lebomlani. A magas hőmérsékletű műanyagok viszont magas hőmérsékleten is megőrzik tulajdonságaikat, és alkalmasnak tekinthetők olyan iparágakban való felhasználásra, ahol szélsőséges üzemi körülmények uralkodnak. Ezek a tulajdonságok közé tartozik a kémiai ellenállás, a méretstabilitás és a mechanikai tulajdonságok, amelyek létfontosságúak a magas hőmérsékletű műanyagok teljesítménye szempontjából. Ezeket a magas hőmérsékletű műanyagokat, amelyeket úgy terveztek, hogy szélsőséges környezetben magas hőmérsékletekkel szembenézzenek és ellenálljanak, műszaki hőre lágyuló műanyagoknak vagy nagy teljesítményű hőre lágyuló műanyagoknak is nevezik.

 

A magas hőmérsékletű műanyag meghatározása

Magas hőmérsékletű műanyag matreial az az anyag, amelyet kifejezetten magas hőmérsékleten való működésre terveztek, és amely ellenáll a magas hőmérsékletnek. A fontos alaptulajdonság, hogy a magas hőmérsékletű műanyagok magas hőmérsékleten is megőrzik szerkezeti integritásukat és mechanikai tulajdonságaikat. Ezek a nagy teljesítményű műszaki műanyagok megőrzik eredeti alakjukat, és nem deformálódnak a magas hőmérsékleten való működés során.

A műanyagok kategóriájától függően 150°C és 300°C feletti hőmérséklet-tartományban is megőrzik tulajdonságaikat.Ezek a magas hőmérsékletű műanyagok olyan magas hőmérsékletű alkalmazásokban találnak alkalmazást, ahol a normál műanyagok lebomlanának és deformálódnának, és nem bírnák el ezt a magas hőmérsékletet. Helyénvaló megemlíteni, hogy a fémek nagy súlyt hordoznak, és a fémek korrózióra is hajlamosak. Ezt szem előtt tartva a magas hőmérsékletű műanyagok helyettesítik az ételeket az ilyen alkalmazásokban, mivel könnyűek és korrózióállóak.

Magas hőmérsékletű polimerek és magas hőmérsékletű műanyagok (megkülönböztetés)

A műanyagok és polimerek összetételének és szerkezetének eltérései különböztetik meg egymástól a műanyagokat és a polimereket. A magas hőmérsékletű polimerek egy hatalmas kategóriát alkotnak, míg a magas hőmérsékletű műanyagok ennek a szélesebb kategóriának az alcsoportja. A magas hőmérsékletű polimerek hőre keményedő és hőre lágyuló műanyagokat egyaránt tartalmaznak. E polimerek szintézisére fejlett polimerizációs módszereket alkalmaznak. A legtöbbször speciális erősítőanyagokat vagy adalékanyagokat használnak a magas hőmérséklettel szembeni teljesítményük növelése érdekében.

A magas hőmérsékletű műanyagok azonban csak hőre lágyuló műanyagokból állnak. Ezeket a műanyagokat úgy tervezték, hogy deformálódás nélkül képesek legyenek a magas hőmérsékletet elviselni és elviselni. Ezek a műanyagok magas hőmérsékleten csak nagyon kevéssé vagy egyáltalán nem bomlanak le. Ezeket a műanyagokat kifejezetten úgy tervezték, hogy megőrizzék kémiai ellenállásukat, mechanikai tulajdonságaikat és méretstabilitásukat magas hőmérsékleti környezetben.

Milyen anyagokból készülnek a magas hőmérsékletű műanyagok (jellemzők és alkalmazások)?

Az alábbiakban a magas hőmérsékletű műanyagok kategóriájába tartozó anyagok következnek.

1. Poli-tetrafluor-etilén (PTFE)

Ez az anyag, amelyet PTFE-nek is neveznek, kiváló elektromos szigetelő, és széles körben használják olyan alkalmazásokban, ahol elektromos szigetelésre van szükség. Ezt az anyagot tapadásmentes bevonatként is használják, különösen a főzőedényekben, valamint a tömítésekben és csapágyakban. Ez a felhasználás az anyag néhány kiemelkedő tulajdonságán alapul.

• Magas hőmérsékleti stabilitás
• Alacsony súrlódási együttható
• Jó kémiai ellenállás

2. Polifenilén-szulfid (PPS)

Ez a PPS anyag egy termoplasztikus anyag, amely félkristályos szerkezetű, és a következő fontos tulajdonságokkal rendelkezik.

• Égésgátlás (inherens)
• Magas hőmérsékleti ellenállás
• Kémiai ellenállás
• Méretbeli stabilitás

Ezek a tulajdonságok alkalmassá tették ezt az anyagot az ipari alkalmazásokban való felhasználásra. Ezt az anyagot az elektromos és elektronikai ágazatban is használják házak és csatlakozók gyártásánál. Ezenkívül az autóiparban ezt az anyagot a motorháztető alatti alkatrészek gyártására használják. Tovább PPS fröccsöntés hogy többet tudjon meg erről az anyagról.

3. Folyadékkristályos polimer (LCP)

Ezt az LCP néven is emlegetett anyagot a következő területeken alkalmazzák.

• Távközlési ágazat
• Elektronikai ipar (kapcsolók és csatlakozók gyártása)
• Autóipar (motorháztető alatti alkatrészek gyártása)

Ez az anyag a következő jelentős tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek lehetővé teszik ezen anyagok felhasználását a fent említett alkalmazásokban.

• Kiváló kémiai ellenállás
• Nagy mechanikai szilárdság
• Jó méretstabilitás
• Kiváló merevség

4. Poliéter-éter-keton (PEEK)

Ez az anyag szintén hőre lágyuló, félkristályos szerkezetű, és PEEK-nek is nevezik. Ez az anyag a következő tulajdonságokkal rendelkezik.

• Nagy szilárdság/tömeg arány
• Jó mechanikai tulajdonságok
• Kiváló kémiai ellenállás
• Stabilitás 250 °C-ig emelkedett hőmérsékleten

A PEEK fent említett tulajdonságait figyelembe véve a következő alkalmazásokban széles körben használják a szélsőséges környezeti feltételekkel szembeni ellenállást és jó mechanikai szilárdságot igénylő alkatrészek gyártásához. Tovább peek műanyag fröccsöntés többet tudni.

• Félvezetőipar
• Autóipari ágazat
• Repülőgépipar
• Orvosi ágazat

5. Poliéterimid (PEI)

Ez a PEI-nek is nevezett anyag a következő fontos tulajdonságokkal rendelkezik.

• Lángállóság
• Jó mechanikai szilárdság
• Magas hőállóság
• Kiváló méretstabilitás
• Jó elektromos tulajdonságok

Ennek az anyagnak a főbb alkalmazásai a következő ágazatokra terjednek ki.

• Orvosi ágazat (sterilizálható sebészeti műszerek gyártása)
• Autóipar
• Elektronikai ipar
• Légiközlekedési ágazat

6. Poliimidek (PI)

A PI-nek is nevezett ployimidek a következő tulajdonságokkal rendelkeznek.

• Jó mechanikai tulajdonságok
• Kiváló hőstabilitás 400°C-ig
• Jó kémiai ellenállás
• Alacsony hőtágulás

Ezt az anyagot széles körben használják az elektronikai iparban, a repülőgépiparban és az autóiparban a következő alkalmazásokban.

• Elektromos szigetelés
• Hőpajzsok
• Motoralkatrészek és alkatrészek
• Áramköri lapok

7.  Fluorpolimerek (FPE)

Az ebbe a tágabb kategóriába tartozó magas hőmérsékletű műanyagok a következők.

• Fluorozott etilén-propilén
• Poli-tetrafluor-etilén
• Perfluoralkoxi

Ezek a polimerek általában az alábbi tulajdonságokkal rendelkeznek.

• Magas hőmérsékleti stabilitás
• Kiváló kémiai ellenállás (savakkal, lúgokkal és számos oldószerrel szemben)
• Alacsony súrlódási együttható

Ezeket az anyagokat elsősorban a következő alkalmazásokban alkalmazzák.

• Huzalbevonatok
• Félvezető-feldolgozás
• Csövek
• Pecsétek
• Bélések
• Kémiai feldolgozó berendezések

  8.Polyfenilszulfon (PPSU)

A PPSU egy hőre lágyuló, magas hőmérsékletű műszaki műanyag alkatrész, amelyet az 1960-as években fedeztek fel. Sűrűsége 1,24 g/cm2, vízfelvétele 0,22%, zsugorodási sebessége 1,007 (0,7%), olvadási hőmérséklete 190 °C, hőhúzási hőmérséklete 1,82 MPa 174 °C-on, hosszú távú felhasználási hőmérséklete pedig -100 °C-tól +150 °C-ig terjed. Ez az egyik legjobb minőségű műanyag közöttük.

Egyszerű öntési folyamat a PPSU műanyaghoz

Előszárítás: A PPSU-t a feldolgozás előtt elő kell szárítani, hogy az anyagból eltávolítsák a nedvességet, és megakadályozzák a magas hőmérsékleten bekövetkező hidrolízisreakciókat. A szárítási hőmérséklet 90 ℃-110 ℃, legalább 3-4 óra szárítási idő.

Előmelegítés: A PPSU-t a fröccsöntés előtt elő kell melegíteni az anyag folyékonyságának javítása érdekében. Az előmelegítés hőmérséklete általában 80 és 120 °C között van.

Injektálás: PPSU befecskendezése a formába. A befecskendezési nyomást és sebességet a típus és a fröccsöntési falvastagság szerint kell meghatározni.

Hűtés: Ez nagyjából ugyanaz, mint a többi fröccsöntéses alkatrész esetében, de a PPSU-nak magasabb szerszámhőmérsékletre van szüksége, mint az ABS vagy a PC anyagnak, ezért általában a hűtési idő egy kicsit hosszabb, de ez a fröccsöntéses alkatrész falvastagságától függ.

Kidobás: Miután a PPSU fröccsöntés az alkatrészek teljesen kihűltek a szerszámüregben, a szerszám kinyílik, és a kilökő rendszer kilöki a formázott alkatrészt a szerszámból.

Utófeldolgozás: egyes alkatrészek utófeldolgozást igényelhetnek, például megmunkálást, CNC esztergálást, tisztítást stb., az ügyfél igényeitől függően.

A PPUS öntvények alkalmazása,

A PPUS nagyon drága, és általában elektromos készülékekben, elektronikában, orvosi iparban, cumisüvegekben, műszerekben és űrhajózási részlegekben használják hőálló, korrózióálló, nagy szilárdságú alkatrészek és szigetelő alkatrészek, ipari fóliák stb. előállítására.

Az alábbi táblázat néhány magas hőmérsékletű anyagot tartalmaz az Ön számára, ha magas hőmérsékletű műanyag öntvény alkatrészekre van szüksége, szívesen vesszük, ha kapcsolatba lép velünk.

Jellemző	ASTM-vizsgálat	PTFE	PFA	FEP	ETFE	PCTFE	PVDF	PEEK	PPSU	PPS
Olvadáspont	(Hozzávetőleges Tem:C)	327	308	270	260	211	175	343	250	278
Maximális folyamatos használati hőmérséklet	(20000 óra, elméleti érték:℃	260	260	200	150	120	150	260	180	240
Hővezető képesség	C177((( W/cm-k).℃/cm)	0.25	0.25	0.25	0.24	0.21	0.13	0.66	0.45	0.5
Keménység (shore)	Shore D keménységmérő	D50-D65	D60	D55	D70-D75	D80	D75-D85	D85	D85-95	D87-95
Szakítószilárdság (Mpa)	D638	25-40	28-35	20-25	40-50	32-40	40-58	98 – 100	94-100	>150
Nyomószilárdság (Mpa)	D695/1% Torzítás, 25°C	5-6	5-6	5-6	11	9-12	13-14	25-35	95	27-134
Nyúlás (%)	D638	250-450	300-400	270-330	400-450	90-250	300-450	40-50	60-120	200
Ütőszilárdság (J/m)	D256	160-170	nincs törés	nincs törés	nincs törés	135-145	1105	40-50	690	800
Arány	D792	2.13-2.22	2.12-2.27	2.12-2.27	1.70-1.86	2.10-2.14	1.76-1.78	1.26 – 1.32	1.32-1.5	1.32-1.5
Zsugorodási arány	(Elméleti érték)	2%-5%	4%	3%-6%	3%-4%	1.5%-2%	1.40%	0.50%	0.50%	0.50%
Dielektromos állandó	D150/106HZ	2.1	2.1	2.1	2.6	2.4	6.43	3.2	3.94	3.5
Elektromos átütési szilárdság (MV / V)	D149/lövési idő，3.2mm	19	20	20-24	16	20-24	10	25	6.3	17
Időjárásállóság		kiváló	kiváló	kiváló	kiváló	kiváló	kiváló	kiváló	kiváló	kiváló
Vegyszerekkel szembeni ellenállás		kiváló	kiváló	kiváló	kiváló	kiváló	kiváló	kiváló	kiváló	kiváló
Égésgátlás, égésgátlás (%)	Oxigénindex határkoncentráció	>95	>95	>95	>31	>95	>43	>95	>95	>95

Melyek a magas hőmérsékletű műanyagok feldolgozási módszerei?

A magas hőmérsékletű műanyagok feldolgozásához speciális technikákat alkalmaznak. Ezenfelül a feldolgozás során gondoskodnak arról, hogy a magas hőmérsékletű műanyagok jellemzői, beleértve a mechanikai szilárdságot és a hőállóságot, a teljes gyártási folyamat során érintetlenek maradjanak.

A magas hőmérsékletű műanyagok leggyakoribb és legelterjedtebb feldolgozási módszerei a következők.

1. Kompressziós fröccsöntés

Ebben az eljárásban egy nyitott formaüreg készül. Ezt az üreget ezután felmelegítik, és egy kiszámított mennyiségű műanyagot helyeznek bele. Ezt követően az öntőformát lezárják, és megfelelő nyomást gyakorolnak az anyagra. A nyomás alkalmazása összenyomja az anyagot, és az anyag a kívánt alakra alakul át. A nagy méretű és bonyolult geometriájú alkatrészeket ezzel a módszerrel öntik. Ezeket az alkatrészeket más öntési eljárásokkal nehéz megformázni. A sajtolási eljárással feldolgozott anyagok közé tartozik a poliéter-éter-éterketon, a poliimidek és a hőre keményedő, magas hőmérsékletű műanyagok. A következő paramétereket kell ellenőrizni az egységes és hibamentes végtermék előállításához.

• Hőmérséklet
• Nyomás
• Formázási idő

2. Fröccsöntés

Ennél a feldolgozási módszernél először egy kívánt alakú formaüreg készül. Ezt követően az olvadt műanyagot olvadt formában befecskendezik ebbe a formaüregbe. Ezt a befecskendezést magas hőmérsékleten és nyomáson végzik. A magas hőmérsékletű műanyagokat leggyakrabban fröccsöntéssel dolgozzák fel. Ez a feldolgozási módszer nagy mennyiségű és bonyolult formájú termékek esetében alkalmazható. A fröccsöntéssel feldolgozott anyagok közé tartoznak a fluoropolimerek, a polifenilén-szulfid, a poliéter-éter-keton és a poliéterimid. A következő paramétereket kell szabályozni a vetemedés elkerülése és a méretstabilitás elérése érdekében:

• Hűtési arányok
• Hőmérséklet
• Penészanyag ellenállás a korrozív környezettel szemben
• A penészanyag ellenállása a magas hőmérsékletnek

3. Extrudálás

Ez a módszer extrudálási eljárást alkalmaz a kívánt termék vagy tétel előállításához. Ebben a feldolgozási technikában a kívánt alakú állandó szerszámot használnak. Az olvadt műanyagot nyomóerővel préselik a szerszámba. Ennek eredményeképpen egyenletes keresztmetszetű, folytonos profillal rendelkező termék keletkezik. A termikus degradáció elkerülése érdekében az extrudálási hőmérséklet szabályozása kritikus fontosságú.

A magas hőmérsékletű műanyagok extrudálási feldolgozása során az extrudált termék minősége és az anyag egyenletes áramlása anyagonként eltérő. Ezért a szerszám geometriáját és a csigák kialakítását a kívánt minőség eléréséhez igazítják. A leggyakrabban extrudálással feldolgozott magas hőmérsékletű műanyagok közé tartoznak a hőre lágyuló kompozitok, a fluorpolimerek, a polifenilén-szulfid és a poliéter-éter-keton. A következő termékeket állítják elő általában ezzel a feldolgozási módszerrel.

• Csövek
• Lapok
• Rudak
• Magas hőmérsékletű műanyagok profiljai

4.  Megmunkálás

Ez a feldolgozási technika különböző gépek és szerszámok felhasználását jelenti a magas hőmérsékletű műanyagok alakításához. Ebben a módszerben a leggyakrabban használt gépek a CNC-gépek, a marógépek és az esztergagépek. Ezt a fajta megmunkálást a bonyolult geometriájú és kis volumenű termékeken vagy tárgyakon alkalmazzák. Ez a módszer az anyag ellenállóképessége és szívóssága miatt különleges szerszámokat és speciális technikákat igényel. Ellenőrizze a címet. PEEK CNC megmunkálás többet tudni.

Ennek ellenére mindenféle magas hőmérsékletű műanyag megmunkálható ezzel a technikával. A magas hőmérsékletű műanyagok megmunkálása során jelentős mennyiségű hő keletkezik. Ez a hő döntően destabilizálja az elem méretpontosságát, és elősegíti az anyag degradációját is. E hő káros hatásainak kiküszöbölése érdekében a megmunkálási folyamat során kenést alkalmaznak.

5. Additív gyártás

Ez a feldolgozási módszer nagyon egyedi a többi feldolgozási módszerhez képest. Ebben a technikában a magas hőmérsékletű műanyagokat szálak vagy porok formájában használják. Ezt a port használják fel az alkatrészek rétegenkénti előállítására. Ez additív gyártási technikák alkalmazásával történik. Elsősorban kétféle additív gyártási eljárás létezik, amelyek a következők.

• Fused deposition modellezés
• Szelektív lézeres szinterezés

Ez az eljárás prototípusok előállítására alkalmas. Ugyanakkor bonyolult geometriájú alkatrészek is előállíthatók. Ez a feldolgozási módszer minimális anyagpazarlást biztosít. Számos olyan magas hőmérsékletű műanyag létezik, amely kompatibilis az additív gyártási módszerrel. Ezek közé az anyagok közé tartozik a poliéter-éter-keton és a poliéter-imid. Ez a módszer a folyamat paramétereinek nagyon pontos szabályozását igényli az igényelt méretpontosság és mechanikai tulajdonságok elérése érdekében. Ezen túlmenően ehhez a feldolgozási módszerhez speciális berendezésekre van szükség, amelyek képesek a magas hőmérsékletű műanyagokat kezelni.

Következtetés

Az anyagtudomány új távlatokat nyit és fejlődést mutat a magas hőmérsékletű műanyagok miatt. Ezek az anyagok nagyon egyedi és különleges tulajdonságokkal rendelkeznek, beleértve a mechanikai szilárdságot, a magas hőmérsékleti stabilitást és a vegyi anyagokkal, például savakkal, bázisokkal és oldószerekkel szembeni ellenállást. A magas hőmérsékletű műanyagok lehetővé tették a csúcsminőségű alkatrészek és termékek gyártását, amelyek erősek, könnyebbek és tartósak. Ezt követően az összes kiemelkedő ágazat és iparág forradalmat élt át, beleértve az elektronikát, az autóipart, az orvostudományt és a repülőgépipart.

A hagyományos műanyagok nem bírják a magas hőmérsékletet és lebomlanak. A magas hőmérsékletű műanyagok azonban nagyon alkalmasak ezekre az alkalmazásokra, mivel rendelkeznek azzal a kiemelkedő tulajdonsággal, hogy magas hőmérsékletekkel szembenézzenek. Ezenkívül a magas hőmérsékletű műanyagok ellenállnak a korróziónak és a mechanikai igénybevételeknek. Ezek az anyagok meghosszabbítják a termékek és alkatrészek élettartamát, mivel egyedülálló tulajdonságaik, például a fáradással szembeni ellenállás, a méretstabilitás és az elektromos szigetelés szélsőséges üzemi körülmények között is megmarad.

Magas hőmérséklet Műanyagok napról napra fontosabbá válnak, mivel az ipari szektor nagy teljesítményt követel meg az alkatrészektől és alkatrészektől. Az anyagtudomány és a feldolgozási módszerek területén végzett előrehaladott kutatás és fejlesztés azt mutatja, hogy ezek az anyagok magasabb követelményekhez is felhasználhatók. Ez számos ágazatban megnövekedett hatékonyságot, fenntarthatóságot és biztonságot fog eredményezni.